光模塊是光通信系統中光信號和電信號轉換的核心部件。光模塊主要由光學器件、控制芯片、PCB、輔料和外殼構成。
光學器件（包括光芯片和光學元件組件）約占光模塊成本70%以上，輔料（外殼、插針、PCB與電路芯片等）占光模塊總成本近30%。
光模塊的結構
光模塊有多種分類方式，包括按封裝方式、光口速率、傳輸距離、調制格式、是否支持波分復用、適用的光纖類型、光接口工作模式、光芯片類型、連接器接頭類型、使用方式、工作溫度范圍等。
光模塊的分類
光模塊的命名規則如下：
光模塊的命名規則
光模塊按應用場景分為以下幾類：
以太網光模塊：主要用于數通市場，包括數據中心網絡、運營商的城域網、骨干網。
光纖通道光模塊：主要用于數通市場，用于存儲和高性能計算網絡。
光互連光模塊：包括AOC，主要用于數通市場，用于短距離（＜20m）機柜內部的服務器和TOR交換機互聯。
CWDM/DWDM光模塊：用于各類光傳輸設備，包括數據中心互聯和運營商網絡。
無線前傳、無線（中）回傳：主要用于電信市場，用于電信運營商網絡中的無線接入網。
有線接入光模塊：主要用于電信市場，用于電信運營商網絡中的點對多點光模塊。
2022年以太網光模塊在所有光模塊中收入份額位居第一，為46%，出貨量位居第二，占比為31%，主要應用于以太網交換機。CWDM/DWDM光模塊的收入份額位居第二，為24%，但出貨量占比為1%。
數據來源：LightCounting
光模塊市場的驅動力由早年的骨干網絡建設需求、光纖入戶需求，轉變為數據中心互連需求，當前數通市場已超過電信市場。
以太網光模塊的收入在光模塊市場中占比將近一半，市場空間超過百億美金。以太光模塊遵循IEEE 802.3標準，主要應用于數據中心、園區網絡等。高速以太網光模塊（200G、400G和800G）是以太網光模塊需求增長的核心驅動。
數據來源：LightCounting
根據LightCounting最新報告，預計到2026年，以太網光模塊市場將達到88.51億美元，約為全球光模塊市場規模的52%，22-26年復合增速11.7%。
800G光模塊已有多家廠商推出，包括英特爾、II-VI、中際旭創、新易盛、光迅科技、華工科技、索爾思、劍橋科技和亨通光電等。
DR8和2*FR4 被更多云計算廠商作為主流方案推進，主要由于可與目前部署的400G模塊平滑演進或對傳，而 800G DR8 和 DR4 則作為硅光最有優勢的方案成為硅光廠商重點布局的產品。
CPO（光電共封裝）已成共識
CPO也就是將光模塊不斷向交換芯片靠近，縮短芯片和模塊之間的走線距離，并逐步替代可插拔光模塊，最終把交換芯片（或XPU）ASIC和光/電引擎（光收發器）共同封裝在同一基板上，引擎盡量靠近ASIC，以最大程度地減少高速電通道損耗和阻抗不連續性，從而可以使用速度更快、功耗更低的片外I/O驅動器。
光模塊的演變過程
圖片來自：日月光
隨著電口速率提升到112G，高速信號在PCB傳輸中的損耗隨之增加，對PCB的設計難度、材料成本帶來挑戰，同時還需要在可插拔光模塊和交換芯片之間的高速走線上增加更多的Retimer芯片，整機的運行功耗也將大幅提升。為了克服這些問題，CPO逐漸成為共識。
硅光子集成取代分立式結構
硅光子技術基于標準硅制造的硅襯底材料，利用半導體晶圓材料可延展特性，采用CMOS 等工藝應用于光電一體集成器件制造。其物理架構由硅襯底激光器、硅襯底光電集成芯片、光纖等輔助物料封裝構成。
硅光技術的難點之一是集成激光器和調制器，PD各種被動器件，目前，相關技術主要包括獨立激光器，混合集成，異質集成，單片集成等。
根據Yole預測，硅光模塊市場將從2018年的約4.55億美元增長到2024年的約40億美元，復合年增長率達44.5%。
硅光模塊市場預測
數據來源：Yole
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